Торжественная церемония открытия европейского рентгеновского лазера на свободных электронах XFEL пройдет в пятницу в Гамбурге, Россию будет представлять помощник президента РФ Андрей Фурсенко, сообщили в пресс-службе проекта.
Рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL благодаря своим параметрам станет уникальным инструментом для исследования сверхмалых структур, очень быстрых процессов и экстремальных состояний. С помощью лазера ученые, в частности, планируют разрабатывать новые лекарства и материалы, его будут использовать в исследованиях по энергетике, электронике и химии.
В строительстве и эксплуатации XFEL участвуют Венгрия, Германия, Дания, Испания, Италия, Польша, Россия, Словакия, Франция, Швейцария и Швеция, в конце года к проекту присоединится Великобритания. Строительство установки началось в 2009 году и завершилось в 2016 году, ее общая стоимость составила €1,22 млрд в ценах 2005 года.
Что такое XFEL
Туннель XFEL длиной 3,4 км начинается в крупнейшем в Германии исследовательском центр по физике частиц DESY в Гамбурге и тянется до города Шенефельд в земле Шлезвиг-Гольштейн. В Шенефельде расположен исследовательский центр.
Сверхпроводящий линейный ускоритель частиц длиной в 1,7 км в составе XFEL будет разгонять электроны до энергии в 17,5 ГэВ (гигаэлектронвольт). После разгона до таких высоких энергий электроны направляются через специальные магнитные системы - ондуляторы. При этом частицы испускают излучение, которое постепенно усиливается до очень коротких и интенсивных рентгеновских вспышек.
XFEL будет производить рекордные 27 тыс. вспышек в секунду, каждая длительностью менее 100 фемтосекунд (фемтосекунда - одна квадриллионная доля секунды). Аналогичный американский лазер производит 120 таких вспышек в секунду, швейцарский - 100, японский и корейский - 60.
Участие России
Доля России, которую в проекте представляет НИЦ "Курчатовский институт", в расходах на строительство установки составила 26% (крупнейшая после Германии с 57%). Российские специалисты представлены во всех управляющих органах XFEL и формируют программу его научных экспериментов.
Ученые из Южного федерального университета, МФТИ и других российских вузов и институтов в составе первых экспериментальных групп начнут работу с комплексом в ближайшее время. "Курчатовский институт" рассчитывает получить статус центра обработки данных XFEL, а в будущем Россия может создать в комплексе и собственные исследовательские станции.
"Сегодня по числу организаций мы входим в тройку лидеров наряду с Германией и США среди первых победителей в конкурсе на право проводить исследования. Германия - понятно почему, там находится сам инструмент, у Соединенных Штатов большой опыт, поскольку предыдущий самый продвинутый лазер находится в Стэнфорде. И Россия входит в эту тройку, у нас уникальный опыт строительства, работы на своих, отечественных ускорителях-мегаустановках", - сказал ТАСС специальный представитель НИЦ "Курчатовский институт" в европейских международных организациях Михаил Рычев.
Заместитель директора по международной деятельности НИЦ "Курчатовский институт" Михаил Попов в беседе с ТАСС отметил, что впервые по инициативе организации была разработана национальная программа участия российских организаций в проекте XFEL, объединяющая около 30 университетов и других научных организаций.
"Мы не просто говорим о том, что какие-то отдельные институты будут вести исследования. Мы говорим о целенаправленной скоординированной деятельности российских организаций. Причем научная программа составлена таким образом, что она дополняет те исследования, которые идут на Курчатовском синхротроне, которые ведут наши университеты", - сказал Попов.
По его словам, для России сейчас очень важно восстанавливать среду, которая могла бы работать с подобной научной инфраструктурой.
"Мы сейчас начинаем серьезно говорить о создании исследовательского парка - реактор ПИК в Гатчине, синхротронный источник четвертого поколения, нам точно нужно понимать, кто будет нам проектировать эти станции, кто будет их создавать и на них работать. Наша задача, в том числе с учетом возможностей XFEL, - сформировать такие команды молодых ученых, которые бы затем перенесли этот опыт, работая на новых установках на территории России", - подчеркнул Попов.
Первые российские проекты
Руководитель одного из первых российских проектов на XFEL Григорий Смоленцев, представляющий институт Пауля Шеррера в Швейцарии и российский Южный федеральный университет, рассказал ТАСС, что его группа давно ведет предварительные исследования, а сейчас готовится к началу работы на установке 28 сентября. Группа Смоленцева изучает материалы для органических светодиодов (OLED-материалы).
"Традиционная технология для таких материалов, базирующаяся исключительно на органических элементах, имеет фундаментальный предел в 25% по квантовому выходу эмиссии. Это означает, что в лучшем случае каждый четвертый рекомбинирующий электрон в таких устройствах используется для того, чтобы материал светился, тогда как три из четырех просто его нагревают", - пояснил Смоленцев.
Чтобы преодолеть этот предел, в материал можно добавить тяжелый химический элемент, например, иридий, но такие элементы дороги и редки, что ограничивает распространение этой технологии. Смоленцев и его коллеги изучают альтернативные OLED-материалы на основе меди.
"Ключевую роль в излучении света этим материалом играет синглетное состояние, которое является короткоживущим, его время жизни около 10 пикосекунд (одна триллионная доля секунды - прим. ТАСС). В силу малого времени жизни наблюдать это состояние, используя традиционные рентгеновские методы, например, с использованием синхротронных источников, практически невозможно. Поэтому и необходимо применение лазера на свободных электронах. Знать структуру синглетного состояния нужно, чтобы понять, как минимизировать потери энергии на процессы, не связанные с излучением света", - сказал Смоленцев.
Добавить комментарий